Nuove scoperte dal survey all-sky di eROSITA

Il satellite eROSITA, parte della missione Spectrum Roentgen Gamma, ha condotto il suo primo sondaggio a tutto cielo da dicembre 2019 a giugno 2020. Questo satellite raccoglie emissioni di Raggi X duri da diverse fonti celesti, principalmente dai Nuclei Galattici Attivi (AGN) – regioni estremamente luminose al centro di alcune galassie alimentate da buchi neri supermassicci. Questo documento discute le scoperte del sondaggio, concentrandosi sulle fonti di raggi X duri rilevate e le loro caratteristiche.

#eROSITA e AGN

eROSITA è progettato per mappare le emissioni di raggi X da grandi strutture nell'universo, in particolare gli ammassi di galassie. Tuttavia, rileva un numero significativo di AGN, che irradiano energia attraverso vari intervalli di lunghezza d'onda. Queste fonti possono sovrastare le galassie in cui si trovano. Osservando gli AGN nei raggi X, i ricercatori possono indagare l'ambiente vicino ai buchi neri supermassicci. La principale fonte di questi raggi X è pensata essere una regione chiamata corona, piena di elettroni in rapido movimento che diffondono la luce dal disco di accrescimento attorno al buco nero.

Gli AGN sono divisi in due tipi principali:

1. Seyfert 1: Questi AGN non sono oscurati e mostrano linee spettrali ampie insieme a forti emissioni di raggi X morbidi.
2. Seyfert 2: Questi AGN sono oscurati da nuvole di gas e polvere, rendendo le emissioni di raggi X morbidi più deboli o inesistenti.

#Risultati del Sondaggio

Durante il sondaggio eROSITA, sono state rilevate oltre 5.000 fonti di raggi X duri. I dati hanno permesso di classificare queste fonti in base alle loro proprietà e di identificare controparti in altre lunghezze d'onda. Delle fonti totali rilevate, molte sono state classificate come AGN e un numero significativo è risultato essere fortemente oscurato, privo di emissioni di raggi X morbidi.

Sono stati impiegati metodi statistici per identificare possibili controparti per ciascuna fonte di raggi X. Un codice basato su statistiche bayesiane ha aiutato a determinare con alta certezza quali fonti ottiche corrispondevano alle rilevazioni di raggi X.

La ricerca ha utilizzato dati aggiuntivi dal campione di AGN Swift BAT e HEAO-1 per il confronto, migliorando la comprensione delle capacità di eROSITA nel rilevare fonti di raggi X duri.

#Caratteristiche del Campione

Dal sondaggio, sono state registrate 5.466 fonti di raggi X duri. Il campione consisteva principalmente di fonti puntiformi, con una piccola parte di fonti estese come gli ammassi di galassie. I ricercatori hanno prestato particolare attenzione alle fonti hard-only, caratterizzate dalla loro mancanza di emissioni di raggi X morbidi.

Un elemento chiave dell'analisi ha riguardato la determinazione della probabilità che queste fonti fossero rilevamenti reali piuttosto che spurii. Dopo aver applicato vari segnali e controlli, 2.547 fonti sono state identificate come aventi forti controparti, e 111 di queste sono state catalogate come fonti hard-only.

#L'importanza delle Controparti

L'identificazione delle controparti è cruciale per comprendere la natura delle fonti celesti. In questo studio, le controparti sono state identificate utilizzando dati dai Legacy Surveys, che hanno fornito osservazioni ottiche e infrarosse. Il metodo NWAY è stato impiegato per abbinare le fonti di raggi X con quelle identificate nei sondaggi ottici, portando alla comprensione delle loro proprietà.

La maggior parte delle fonti di raggi X aveva controparti ottiche nell'area sondaggio, indicando che i dati raccolti da eROSITA sono preziosi per studiare gli AGN. L'analisi NWAY ha permesso una robusta identificazione delle fonti con vari livelli di certezza.

#Testare il Campione

Per valutare la qualità delle controparti, i ricercatori hanno confrontato i risultati con cataloghi noti. Hanno abbinato i dati di eROSITA con i risultati del catalogo Swift BAT, esaminando le fonti sovrapposte. Questo confronto ha mostrato un numero significativo di fonti abbinate, rafforzando l'affidabilità del sondaggio eROSITA.

L'analisi ha incluso varie classificazioni di AGN basate sulle loro caratteristiche ottiche e proprietà spettrali. I risultati hanno indicato una chiara distinzione tra i tipi di AGN oscurati e non oscurati basata sulle loro emissioni di raggi X e ottiche.

#Redshift Spettrali

I risultati hanno anche incluso la raccolta di redshift spettrali per molte fonti. Abbinando le controparti di raggi X con cataloghi di redshift esistenti, i ricercatori hanno popolato un catalogo con oltre mille fonti dove sono stati determinati i redshift. La distribuzione dei redshift ha mostrato che molte delle fonti sono relativamente vicine, con un picco attorno a un certo valore.

In totale, una porzione significativa del campione con redshift spettrali è stata classificata come extragalattica, sottolineando ulteriormente la presenza di AGN nell'area sondaggio.

#Classificazione delle Fonti

Dopo l'identificazione delle controparti, i ricercatori hanno impiegato una metodologia di classificazione per categorizzare le fonti. Le classificazioni si basavano su vari criteri, inclusa la disponibilità di dati sul redshift e la natura delle emissioni ottiche.

Le fonti sono state classificate in categorie extragalattiche e galattiche. La natura ottica delle fonti è stata analizzata per determinare i loro tipi più accuratamente. Molte fonti senza redshift disponibile sono state classificate in base alle loro caratteristiche ottiche. I risultati della classificazione hanno fornito una comprensione complessiva della composizione del campione.

#Fonti di Solo Raggi X Duri

Un focus significativo era sulle fonti hard-only, caratterizzate dall'assenza di emissioni di raggi X morbidi. Queste fonti sono state identificate attraverso attenta analisi statistica, e un'accurata esaminazione ha rivelato che molte di queste fonti sono probabilmente AGN fortemente oscurati.

Queste fonti hard-only sono state analizzate ulteriormente attraverso le loro proprietà ottiche, e molte hanno mostrato deboli emissioni ottiche, suggerendo che si trovano in galassie viste di taglio o sono fortemente oscurate da gas e polvere. Lo studio ha indicato che una frazione sostanziale delle fonti hard-only identificate sono in effetti AGN, evidenziando la loro importanza nella comprensione della popolazione di AGN oscurati nell'universo.

#Fonti Variabili

L'analisi ha anche toccato fonti variabili, con una parte delle fonti di raggi X rilevate che mostrava segni di variabilità su brevi intervalli di tempo. La variabilità può essere una caratteristica importante di alcuni AGN, poiché spesso indica cambiamenti nei processi di accrescimento che avvengono vicino ai buchi neri.

Lo studio ha trovato più fonti che mostrano una significativa variabilità, aprendo ulteriori strade per la ricerca sulle dinamiche degli AGN e il loro comportamento nel tempo.

#Conclusione

I risultati del sondaggio a tutto cielo di eROSITA offrono nuove intuizioni sulla natura degli AGN, in particolare delle fonti fortemente oscurate. La robusta identificazione delle controparti e la classificazione delle fonti migliorano la comprensione generale delle emissioni di raggi X nell'universo.

Questo lavoro evidenzia le capacità della missione eROSITA di indagare più a fondo nei campioni selezionati di raggi X duri, rivelando una popolazione diversificata di AGN. Studi futuri e osservazioni di follow-up contribuiranno a perfezionare questi risultati e a migliorare la comprensione delle relazioni tra AGN, le loro galassie ospiti e la struttura su larga scala dell'universo.

Con l'arrivo di ulteriori dati dai sondaggi futuri, la quantità di informazioni raccolte continuerà a fare luce sulle complessità che circondano gli AGN e i loro ruoli all'interno del cosmo.